CN1290046A - 组合型密封二次电池 - Google Patents

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Abstract

组合型密封二次电池1,由在有底矩形筒状的电池槽14内装入产生电能要素15并封闭其开口而成的单体电池2多个串联配置而成,该单体电池2装入冷却箱3内,由一体型盖体4、5封闭冷却箱3和各电池槽14的开口,并使冷却箱3的单体电池配置方向两侧的两侧壁与各单体电池2的两侧面之间形成的冷却介质通道21与各单体电池2的电池槽14、14之间形成的冷却介质通道18相互连通,能有效地强制冷却各单体电池2的所有侧面,密封接合工序简单且密封性良好。

Description

组合型密封二次电池
本发明涉及将多个单体电池串联连接作为一体电池槽而构成的组合型密封二次电池。
作为这种组合型密封二次电池，已知的有日本发明专利公开1995年第85847号公报所公报的装置。该组合型密封二次电池61如图16所示，在有底矩形筒状的电池槽63内装入产生电能要素，并用盖体64封闭电池槽63的开口部而构成单体电池62，将该单体电池62多个串联配置，用端板65及夹紧条66将这些单体电池62的电池槽63在夹紧状态下连接，并使各单体电池62的正极端子67及负极端子68穿过盖体64向上方伸出，再用电连接杆69将这些端子67、68依次串联连接。
此外，日本发明专利公开1994年第215804号公报公开了一种将塑料制的电池槽与盖体经热熔敷而成的单体蓄电池，在其电池槽的两个相对侧壁的外侧面分别热熔敷形成有向内侧凹入的凹入空间的侧板，从而在电池槽的侧壁与侧板之间构成冷却水套部，并在侧板两端部的上部，设有冷却液体的入口节流孔和出口节流孔。
此外在日本发明专利公开1986年第45571号公报公开了一种装置，在单体电池槽的单元间隔壁上设置上下贯穿的冷却通道，并在其上下设置冷却介质流入、排出用的顶盖，每一单元设有分离的盖体。
但是，日本发明专利公开1995年第85847号公报所公开的组合型密封二次电池，因为各单体电池紧密接触配置并被夹紧，所以，当周围温度高时或以大电流进行充放电时，不仅会引起各单体电池不能充分进行散热，电池温度上升使电池寿命下降，而且还存在温度上升达到构成电池槽的合成树脂的耐热温度而损伤电池槽的问题。
对此，日本发明专利公开1994年第215804号公报所公开的蓄电池，因为电池槽两侧面用冷却水套部进行冷却，故在一定程度上可以抑制温度上升，但在如图16所示，将单体电池组合而成的二次电池中，因为不能冷却单体电池之间，故存在不能充分抑制单体电池温度上升的问题，又因为是熔敷侧板来构成冷却水套部的，故对于组合单体电池而成的二次电池来说，特别是熔敷工序多且复杂，并存在难于保证冷却介质的密封性的问题。
另外，日本发明专利公开1986年第45571号公报所公开的蓄电池，单体电池槽的单元间隔壁中的形成有上下冷却通道的部分是被强制冷却的，但因为未对各单元的整个外侧面进行强制冷却，故冷却效果不充分，并且电池槽的结构复杂故制造成本高，又因为每单元必须设置盖体，故存在装配工时数增多成本高等的问题。
鉴于上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于，提供一种能以廉价结构有效冷却各单体电池、且密封接合工序简单、能保证密封性良好的组合型密封二次电池。
本发明的组合型密封二次电池由多个单体电池串联配置而构成，而所述单体电池是在有底矩形筒状的电池槽内装入产生电能要素并封闭其开口部而构成，将串联配置的多个单体电池收容配置在冷却箱内，并用一体型盖体封闭冷却箱的上面开口及各单体电池的电池槽开口部，使冷却箱的相对单体电池排列方向为两侧的内壁面与各单体电池的两侧面之间与各单体电池的电池槽之间相互连通而形成冷却介质通道，因为用通过冷却介质通道的冷却介质能对包括单体电池之间在内的单体电池的所有侧面进行强制冷却，所以能有效冷却所有的单体电池，能保证高性能，并且因为在冷却箱内收容配置串联配置的多个单体电池，故只要用一体型盖体封闭其上部，就可以形成具有高度密封性的冷却介质通道，并且用很少部件且仅是上下方向的单纯的密封接合工序，就可以形成冷却介质通道，以较少的装配工时就可获得价廉且性能和可靠性高的组合型密封二次电池。
此外，如果用中间盖和与该中间盖的上端接合的外盖构成盖体，该中间盖下端与各单体电池的电池槽及冷却箱的上端接合，由分别划分各单体电池的电池槽开口部的梯子状框体构成，且设有电连接相邻单体电池的连接体，则通过在冷却箱和电池槽上端接合中间盖，同时连接各单体电池的产生电能要素与连接体，再在其之上接合外盖，就能方便地制造在内部单体电池相互电连接的组合型密封二次电池，并且通过中间盖与冷却箱与电池槽的接合，可以形成冷却介质通道，就可以不再需要在连接体部分对冷却介质进行密封，可以以简单的结构保证高可靠性的电连接。
此外，如果单体电池的电池槽、盖体及冷却箱由合成树脂制成，通过熔敷相互接合而成一体，则通过仅仅上下方向的简单的熔敷，就能高效率制造将单体电池组合成一体电池槽的二次电池。
此外，如果对于冷却箱的单体电池配置方向，从其两侧的两侧壁起，沿单体电池配置方向留有适当间隔地延伸设置位于电池槽间冷却介质通道内的卡止部，并从电池槽突出设置与卡止部卡合的凸起，则通过凸起与卡止部的卡合，就可以防止冷却箱的两侧壁向外侧发生位移，即使不将冷却箱的两侧壁熔敷在单体电池的电池槽上，也能以充分的强度防止冷却箱两侧壁因两侧冷却介质通道的内部压力而向外鼓起。
此外，如果在向上的两侧呈阶梯状的大缺口阶梯状分隔壁的各棱角部突出形成上述卡止部，则只要从上方将串联配置的单体电池插入冷却箱内，就能使上下配置的多个凸起与卡止部相互不干扰地卡合，且通过在冷却箱一体成形阶梯状分隔壁就可设置卡止部，冷却箱内的脱模在一个方向进行就行，所以成形模简单，可以低成本制造。
附图简介。
图1为本发明组合型密封二次电池一实施形态的外观立体图。
图2所示为上述实施形态的分解立体图。
图3所示为上述实施形态的主要部分的分解立体图。
图4所示为上述实施形态的纵剖侧视图。
图5所示为上述实施形态的局部纵剖主视图。
图6所示为上述实施形态的中间盖的局部立体图。
图7所示为上述实施形态的电连接体的立体图。
图8所示为上述实施形态的外盖的立体图。
图9为示出上述实施形态两侧的冷却介质通道内的各种构成例子的纵向剖视图。
图10为示出本发明组合型密封二次电池另一实施形态的重要部分构成的分解立体图。
图11示出图10所示实施形态中的冷却箱，其中图11(a)为局部俯视图，图11(b)为局部纵剖主视图。
图12所示为沿图11中的A-A线的向视剖视图。
图13所示为沿图11中的B-B线的向视剖视图。
图14所示为该实施形态中的电池槽的主视图。
图15示出该实施形态的冷却介质的流通状态，其中图15(a)为正面方向流通状态说明图，图15(b)为沿图15(a)中的C-C向视部分的流通状态说明图。
图16所示为传统例子的组合型密封二次电池的正面图。
以下参照图1-图9，说明本发明组合型密封二次电池的一实施形态。
本实施形态的组合型密封二次电池1是适合用作电动汽车的驱动电源的镍、氢二次电池，如图1-图3所示，将单体电池2多个串联配置相互接合而成一体电池槽，将一体电池槽装入冷却箱3内，在各单体电池2的开口部接合单一体的中间盖4，在中间盖4之上再接合单一体的外盖5，从而将各单体电池2密封，将端板6抵靠在冷却箱3的两端并用夹紧条7夹紧端板6、6之间，从而构成本发明的组合型密封二次电池1。8为形成于外盖5、以使从一端及另一端的单体电池2向上伸出的正极端子和负极端子穿过其中的端子安装孔，9为与各单体电池2对应、在外盖5上贯穿形成的安全阀安装孔。10、11为冷却介质的入口节流孔和出口节流孔，成一体地装在外盖5的两端部。
在图2中，12为将相邻的单体电池2、2之间电连接的连接体，配置在形成于中间盖4的三角形缺口13中，并以密封状态与该中间盖4及外盖5成一体接合。上述单体电池2的电池槽、冷却箱3、中间盖4、外盖5、入口节流孔10、出口节流孔11等由PP／PPE掺混聚合物等合成树脂构成，通过熔敷相互接合成一体。
现进行详细说明。单体电池2如图4、图5所示，在有底矩形筒状的电池槽14内装入产生电能要素15而构成，在将各单体电池2串联配置的状态下相互相对的电池槽14的相对壁面16上，矩阵状凸出设有相互抵靠的多个凸部17，利用由这些凸部17在两相对壁面16、16之间形成的空间构成电池槽之间的冷却介质通道18。此外，在适当部位的多个(在图示例子中为4处)凸部17形成较大的直径，并在其端面形成相对嵌入卡合的卡合凸起19a和卡合凹部19b，进行电池槽14相互之间的定位。此外，在电池槽14的上端边缘部，凸出设有相互抵靠的接合边缘部20。在单体电池2串联配置的状态下，通过将相互抵靠的凸部17及接合边缘部20相互熔敷，各单体电池2就一体接合成为一体电池槽。
该单体电池2的组合体装入冷却箱3内，由相对单体电池2的排列方向位于两侧的、形成于单体电池2与冷却箱3的两侧壁之间的空间，构成两侧的冷却介质通道21。另外，在冷却箱3长度方向(单体电池排列方向)两端部的上边缘部分，形成有与两侧的冷却介质通道21连通、分配冷却介质(水)的分配水套形成水槽22。
中间盖4如图4、图5及图6所示，由梯子状框体构成，包括下端边与成为一体电池槽的单体电池2的电池槽14的上端边接合的内框架部23，在其外周部倒L字形地突出设置、下端边与冷却箱3的侧壁上端边接合的接合凸缘24，以及在长度方向两端部与冷却箱3的分配水套形成水槽22的上端边接合的水套框架部25。26为内框架部23的横栈部，与各单体电池2的电池槽14之间对应，在该横栈部26的上部，交错形成有大致三角形的缺口13，用来配置并接合将相邻单体电池2电连接的连接体12。
连接体12如图4、图5及图7所示，由金属(镍等)制成的连接轴27和合成树脂制的支承体28构成，连接轴27以压入状态贯穿支承体28的保持筒部29，并通过装在连接轴27的凸缘部27a与保持筒部29内周之间的O型圈31被完全密封。此外，支承体28上突出设有从保持筒部29伸出的三角形的翼部30，以使该连接体12配置在缺口13内时与横栈部26接合。
外盖5如图4、图5及图8所示，在内面形成有与中间盖4的内框架部23对应的分隔框32，同时在外周部，与中间盖4的接合凸缘24的外侧上端接合的剖面为倒L字形的接合凸缘33向下下垂，并在长度方向两端部突出设有与水套框架部25的上端接合而密闭形成分配水套35的密封突条34。
此外，在外盖5两端部的一侧部形成有端子安装孔8，另一侧部突出设有接合入口节流孔10和出口节流孔11用的接合突条36。这些节流孔10、11是使连接口38从平面形状大致为J字形且下面敞开的J字形箱片37的短边顶端向外伸出而构成的。另外，在外盖5的与J字形箱片37的长边顶端部相对的部分，形成有与分配水套35连通的连通开口39。
此外如图9(a)所示，在冷却箱3的两侧壁内侧面，突出设有整流凸条41，由该整流凸条41形成上下S字形前进的S字形流通道40，以使冷却介质能均匀流过两侧的冷却介质通道21的整个面。也可以不使用该整流凸条41，而如图9(b)所示，沿上下方向留适当间隔，设置上部短、下部长的水平方向的多条整流凸条42。又如图9(c)所示，也不是非设置这些整流凸条41、42不可，但此时，在冷却介质通道21的两侧下部会产生冷却介质的滞留区43，可能导致排列方向两端部的单体电池2的下部无法进行充分的冷却，所以还是设置整流凸条41、42为宜。另外，整流凸条41、42也可以设置在单体电池2的电池槽14侧。
在以上构成的组合型密封二次电池1中，如果从入口节流孔10供给冷却介质，就通过分配水套35流入两侧的冷却介质通道21，在该冷却介质通道21内流向下游侧，同时流过单体电池2的电池槽14、14之间的冷却介质通道18，用冷却介质强制冷却包括单体电池2的电池槽14的相对壁面16在内的所有侧面，冷却介质然后从出口节流孔11排出。因此，所有单体电池2的四周侧面被冷却介质有效冷却。
另外，电池槽之间的冷却介质通道18中的冷却介质的流动可以作为两侧冷却介质通道21、21之间的流动流通，或者作为两侧的冷却介质通道21的S字形流通道41的上下游的分支流进行流通。
此外，若根据上述构成，熔敷各单体电池2使其相互一体接合而成一体电池槽，并插入配置在冷却箱3内，再将一体型的中间盖4和外盖5单纯沿上下方向熔敷在冷却箱3及单体电池2的电池槽14的开口部，以此将其封闭，所以，用较少的部件数及装配工时，就可获得成为一体电池槽的组合型密封二次电池1。此外，又因为将成为一体电池槽的多个单体电池2的集合体收容配置在冷却箱3内，在冷却箱3的两侧壁内侧面形成有两侧的冷却介质通道21和电池槽间的冷却介质通道18，所以，可以方便地形成无泄漏之虞的高可靠性冷却介质通道18、21，可以降低装配工时数。
此外，因为在各单体电池2的电池槽14的相对壁面16形成有凸部17，使凸部17抵靠后相互熔敷，所以可以方便且低成本形成基本通过相对壁面16、16之间整个面的的冷却介质通道18。
此外，因为在单体电池配置方向的两端设有对两侧的冷却介质通道21供给和排出冷却介质用的冷却介质入口节流孔10和出口节流孔11，并经分配水套25与两侧的冷却介质通道21连接，所以，利用单一的冷却介质路径，与上述构成相辅相成，可以有效冷却单体电池2的全周。
以下参照图10-图15，说明本发明组合型密封二次电池的另一实施形态。在上述实施形态中，示出了在冷却箱3两侧壁的内侧面形成整流凸条41、42的例子，但在本实施形态中，在冷却箱3的相对单体电池配置方向并在各电池槽14、14之间的位置，从其两侧的两侧壁和底壁向上方形成有在两侧呈阶梯状大开口的阶梯状分隔壁51，其起着形成S字形流通道40用的整流凸条的作用，同时在内侧形成电池槽间的冷却介质通道18。
在该阶梯状分隔壁51的各棱角部，向上突出形成有卡止部52，而在电池槽14的相对壁面16上，突出设有从上方嵌入各卡止部52而与之卡合的上下方向卡合凸起53。阶梯状分隔壁51的壁厚设定为与电池槽14、14的间隔基本相同，以在内部形成电池槽间的冷却介质通道18，而卡合凸起53的突出量大致为其一半。
在各阶梯状分隔壁51的两侧部，如图10-图13所示，为了形成构成两侧的冷却介质通道21的S字形流通道40，在上端和下部交替形成有流体通过缺口54和流体通过开口55。此外，为了使冷却介质分支流向内侧的冷却介质通道18，从流体通过开口55切除形成有分支流出通道56，并在该阶梯状分隔壁51的上端，切除形成有使流向冷却介质通道18上方的冷却介质流回S字形流通道40上端部的回流通道57。另外，在形成有流体通过缺口54的阶梯状分隔壁51的两侧下部，切除形成有从流体通过缺口54向内侧的冷却介质通道18分支流出的回流通道58，该回流通道58使流至冷却介质通道18下方的冷却介质流回S字形流通道40下端部。
另外在图10及图14中，59为突出设于电池槽14的相对壁面16、用来与阶梯状分隔壁51的下端部内侧边51a卡合的导向突条。另外在本实施形态中，突出设于电池槽14的相对壁面16的凸部17仅设置在阶梯状分隔壁51的开口内部。此外，为了防止冷却箱3的两侧壁向内侧发生变形导致冷却介质通道21变窄，在电池槽14的侧壁上，以适当间隔突出设有间隔凸起44。
若根据本实施形态，只要将串联配置的单体电池2从上方插入冷却箱3内，就能使上下设置的多个卡合凸起53与卡止部52相互不影响地卡合，通过这些卡合凸起53与卡止部52相卡合，可以防止冷却箱3的两侧壁发生向外侧变形。因此，即使不将冷却箱3的两侧壁与单体电池2的电池槽14相熔敷，也能可靠防止因两侧冷却介质通道21的内部压力使冷却箱3的两侧壁向外鼓起。此外，因为卡止部52是与冷却箱3一体形成的，所以，与熔敷相比，结合稳定且可获得高强度。此外，因为通过在冷却箱3一体成形阶梯状分隔壁51来设置卡止部52的，所以，冷却箱3内的脱模一个方向即行，成型模简单，可以低成本制造设有卡止部52的冷却箱3。
此外，如图15(a)所示，阶梯状分隔壁51起着在两侧的冷却介质通道21形成S字形流通道40用的整流凸条的作用，且如图15(b)所示，内侧的开口起着电池槽间的冷却介质通道18的作用，所以，只要以在冷却箱3设置阶梯状分隔壁51的简单的结构，就可以有效冷却单体电池2的所有侧面。
在上述各实施形态中，示出了在单体电池2的开口部接合中间盖4，再在其上接合外盖5的例子，但也可以省略中间盖4，将单体的盖体直接接合在各单体电池2的开口部。此外，在上述各实施形态中，示出了将各构成部件通过熔敷而接合成一体的例子，但也可以用粘接剂接合成一体。
若采用本发明的组合型密封二次电池，如以上说明已知的那样，因为将串联配置有多个单体电池收容配置在冷却箱内，并用一体型盖体封闭冷却箱的上面开口及各单体电池的电池槽的开口部，而且对于冷却箱的单体电池配置方向，使其两侧的内壁面与各单体电池两侧面之间与各单体电池的电池槽之间相互连通，形成冷却介质通道，所以，利用通过冷却介质通道的冷却介质，可以对包括单体电池之间在内的单体电池所有侧面进行强制冷却，所以，可以有效冷却所有的单体电池，可以保证高的性能，且只要用一体型盖体封闭冷却箱的上部，就可以形成高密封性的冷却介质通道，同时用较少的部件且通过仅上下方向的单纯的密封接合工序，就可以形成冷却介质通道，用少的装配工时就可以低成本获得性能和可靠性高的组合型密封二次电池。
此外，如果用中间盖和与该中间盖的上端接合的外盖构成盖体，该中间盖下端与各单体电池的电池槽及冷却箱的上端接合，由分别划分各单体电池的电池槽开口部的梯子状框体构成，且设有电连接相邻单体电池的连接体，则通过在冷却箱和电池槽上端接合中间盖，同时连接各单体电池的产生电能要素与连接体，再在其之上接合外盖，就能方便地制造在内部单体电池相互电连接的组合型密封二次电池，并且通过中间盖与冷却箱与电池槽的接合，可以形成冷却介质通道，就可以不再需要在连接体部分的密封，可以以简单的结构保证高可靠性的电连接。
此外，如果单体电池的电池槽、盖体及冷却箱由合成树脂制成，通过熔敷相互接合而成一体，则通过仅仅上下方向的简单的熔敷，就能高效率制造将单体电池组合成一体电池槽的二次电池。
此外，如果对于冷却箱的单体电池配置方向，从其两侧的两侧壁起，沿单体电池配置方向留有适当间隔地延伸设置位于电池槽之间的冷却介质通道内的卡止部，并在电池槽突出设置与卡止部卡合的凸起，则通过凸起与卡止部的卡合，就可以防止冷却箱的两侧壁向外侧发生变形，即使不将冷却箱的两侧壁熔敷在单体电池的电池槽上，也能防止冷却箱的两侧壁因相对单体电池配置方向位于其两侧的冷却介质通道的内部压力而向外鼓起。
此外，如果在向上的两侧呈阶梯状大缺口的阶梯状分隔壁的各棱角部向上突出形成上述卡止部，则只要从上方将串联配置的单体电池插入冷却箱内，就能使上下配置的多个凸起与卡止部相互不干扰地卡合，且通过在冷却箱一体成形阶梯状分隔壁就可设置卡止部，冷却箱内的脱模在一个方向进行就行，所以成形模简单，可以低成本制造。

Claims (5)

1．一种组合型密封二次电池，由在有底矩形筒状的电池槽内装入产生电能要素并封闭其开口部而构成的单体电池串联配置而成，其特征在于，串联配置的多个单体电池收容配置在冷却箱内，并由一体型盖体封闭冷却箱的上面开口及各单体电池的电池槽开口部，使冷却箱的相对单体电池排列方向为两侧的内壁面与各单体电池的两侧面之间与各单体电池的电池槽之间相互连通而形成冷却介质通道。
2．根据权利要求1所述的组合型密封二次电池，其特征在于，所述盖体由中间盖和与该中间盖的上端接合的外盖构成，该中间盖下端与各单体电池的电池槽及冷却箱的上端接合，由分别划分各单体电池的电池槽开口部的梯子状框体构成，且设有电连接相邻单体电池的连接体。
3．根据权利要求1或2所述的组合型密封二次电池，其特征在于，所述单体电池的电池槽、盖体及冷却箱由合成树脂制成，通过熔敷相互接合而成一体。
4．根据权利要求1所述的组合型密封二次电池，其特征在于，对于冷却箱的单体电池配置方向，从其两侧的两侧壁起，沿单体电池配置方向留有适当间隔地延伸设有位于电池槽间冷却介质通道内的卡止部，并从电池槽凸出设有与卡止部卡合的凸起。
5．根据权利要求4所述的组合型密封二次电池，其特征在于，在向上的两侧呈阶梯状的大缺口的阶梯状分隔壁的各棱角部向上突出形成有所述卡止部。
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